Dr. Florin Zăinescu: ”Ce a spart insula Sacalin din Delta Dunării?”

Împreuna cu cercetătorii de la Stațiunea de Cercetări Marine și Fluviale Sfântu Gheorghe am document cazul excepțional de spargere al insulei bariere.

Dar să începem cu câteva noțiuni elementare.

Insulele barieră sunt fâșii înguste de nisip, construite și întreținute de valuri, existând pe aproape 10% din coastele lumii. Toată stațiunea Mamaia e situată pe o barieră ce separa lacul Siutghiol de Marea Neagră, dar are o plajă mai puțin mobilă decât cele din Delta Dunării. Stațiunile Eforie, Neptun și Saturn cuprind și ele bariere nisipoase.

Sacalinul face parte din insulele barieră numite “spits”, care apar la gurile de vărsare ale deltelor mari și indică transportul general de sedimente antrenate de valuri, întotdeauna de la gura de vărsare spre capătul îndepărtat. Sacalinul este în prezent o rezervație științifică protejată în cadrul Rezervației Biosferei Delta Dunării (sit Ramsar și sit al Patrimoniului Mondial UNESCO).

Două momente din “viața” insulei Sacalin surprinse de sateliții Landsat. Stânga (2010), o imagine care arată insula continuă. Dreapta (2013), imaginea arată partea centrală transformată într-un banc submers.

Sacalinul îndeplinește o funcție de habitat pentru peste 30 de specii de păsări (inclusiv pelicanul) care folosesc bariera sau laguna ca loc de cuibărit și hrănire. În plus, laguna salmastră, Meleaua, din spatele ei, ferită de acțiunea directă a mării, este un loc propice pentru reproducerea peștelui. De aceea, formele acestea de relief poarta numele de bariere, adăpostesc lagune și zone umede de influența valurilor.

În plus, insulele precum Sacalinul sunt foarte vizibile la sud de brațele Dunării în deltă, formate în ultimele câteva milenii și făcând acum parte din geologia edificiului deltaic.

Furtunile costiere de iarna, sunt cele care controlează dinamica liniei tarmului si rata eroziunii, iar furtunile extreme, produse de cicloni extratropicali, sunt considerate hazarde costiere care pot induce eroziunea accelerată a plajelor, pagube materiale și inundarea localităților. Cele mai puternice furtuni (valuri ce ating 4 – 7 m, și vânt ce depăește 15 – 24 m/s) sunt anunțate la știri (atunci se închide portul Constanța din cauza valurilor mari și periculoase pentru navigatie, iar pe continent se produc viscole puternice).

Marea Spărtură, botezată așa pentru ca un eveniment excepțional are nevoie de un nume pe măsură, a ajuns la o lungime de aproximativ 3.5 km în 2014. După măsurătorile topografice și batimetrice , am început sa cautam făptașul, și anume furtuna care a putut produce un eveniment de o asemenea magnitudine, mai precizează dr. Florin Zăinescu, potrivit infoclima.ro.

Schimbările morfologice atestate de Marea Spărtură ar fi putut fi provocate doar de un eveniment de același ordin de magnitudine cu Uraganul Katrina (2005). Acest uragan a fost cel mai puternic și mai devastator în istoria SUA, cu mult peste cele mai extreme furtuni care pot exista în Marea Neagră, pe țărmul românesc al Deltei Dunării.

Spre exemplu, Uraganul Katrina a atins viteze ale vântului de 54 m/s (~200 km/h) și valuri de 15 m înălțime, în timp ce la noi vitezele maxime ale vântului nu depășesc 28 m/s iar valurile 7 m.  În același timp, poate cel mai important factor, mareea de furtună (storm surge) este de câteva ori mai mica pe țărmul românesc.

O imagine cu Uraganul Katrina deasupra Golfului Mexic (stânga). Spargerea insulei barieră Ship văzută pe Google Earth (dreapta-sus). Comparație între mareea de furtună (storm surge) produsă de Katrina și cea produsă de furtunile extreme și severe pe țărmul deltaic în Marea Neagră.

”Nu este singura spărtură mare”

Investigând bazele de date climatice disponibile precum măsurătorile locale de vânt de la stația meteo Sulina, și datele de înălțime și direcție a valurilor provenite din modelul global ERA – ECMWF, precum și datele satelitare (Landsat) și hărți istorice am ajuns la următoarele concluzii:

• Nu a existat o furtună extremă care să se coreleze cu magnitudinea spărturii.
• Cea mai puternică furtună din ultimii 40 de ani (Dec-1997-1998) a reușit să creeze doar niște mici portițe în partea cea mai vulnerabilă a barierei (lățime=250m) și să depoziteze o terasă nisipoasă pe bariera mai lată (lățime =400m).
• Nu este singura spărtură mare. Pe lângă spărturile mici care apar mult mai frecvent, înainte să fie documentat acest caz prin imaginile Landsat, în același loc al prezentei spargeri, s-a mai produs  eveniment asemănător în perioada 1977-1979. Asta a dus și la crearea confuziei legată de existența a două insule, Sacalinul mic și Sacalinul mare în anii 70’.

Este Marea Spărtură o dovadă de tipul “smoking gun” și sunt furtunile extreme singurele care pot provoca un astfel de fenomen?

Principalul motiv: Bariera refuză să se lățească, iar prin eroziune ajunge la o lățime (critică) suficient de mică ca să fie spartă și de niște furtuni obișnuite. Nu se lățeste, deoarece transportul nisipului peste barieră este inhibat de morfologia barierei, și important în ultimele faze, de prezența stufului care prin structurile de rădăcini cu mâluri pe care le creează contribuie la disiparea valurilor. Totodată, bariera a ajuns suficient de subțire pe o lungime de coastă întinsă în același timp, morfologia fiind predeterminată de spargerile anterioare.

Practic nu avem nevoie de un eveniment climatic extrem pentru a crea un răspuns extrem în unele sisteme terestre, ceea ce demonstrează relația nonlineara (care nu e dată de un răspuns direct dintre cele două). De aceea, este important de ținut cont de praguri (în cazul nostru lățimea critica de spargere), feedback-uri și nonlinearitate atunci când se incearcă prezicerea răspunsului sistemelor costiere la furtuni și la schimbările climatice viitoare.

În final, spărtura nu a fost creată de un eveniment extrem, ci de mai multe furtuni obișnuite, care au subțiat bariera până la spargere.

Viitorul și ”modelul ciclic al eternei reîntoarceri”

Bariera se deplasează prin procesul de „rostogolire” cuprinzând următoarele faze:

1. Subțierea este produsă de eroziunea cauzată de furtunile de iarnă.
2. Bariera ajunge la un punct critic și se sparge.
3. Lățirea se produce (majoritar) în timpul spărturilor care sunt ca niște porţi deschise pentru sedimente.
4. Bariera se înalță , dezvolta stuf, și inhiba transportul de sedimente și lățirea ei. Astfel, ciclul se reia.

Faptul că un eveniment asemănător s-a produs acum mai bine de 40 de ani, ne face să ne gândim în ce măsură putem prezice următoarea spărtură. Ținând cont că bariera refăcută are o lățime medie de 500 m, din care scădem lățimea critică (100 m), și consideram o retragere anuala medie de 14 m/an, ne putem aștepta că următoarea spărtură să se producă peste aproximativ 30 de ani, +/- 5 ani.

Stagii din dinamica ciclică a Sacalinului central

Vestea bună

Suntem norocoși pentru că insula se reface în mod natural de la sine. Credem că lipsa mareelor (care prin curenții ar contribui la intensificarea circulației) și abundența stocurilor sedimentare sunt motive pentru care insula se închide în mod natural. De unde au provenit sedimentele? Măsurătorile noastre arata că provin în principal din plaja submersa din fața barierei, și apoi cele transportante de valuri de la gura de vărsare din nord.

Două fotografii ce surprind partea centrală a insulei Sacalin în timpul marii spărturi, și după refacere

Fun facts:

• Volumul total de sedimente măsurat de noi care s-au depus în spărtură a fost de 4.3 milioane metri cubi. Ca o coincidență, exact același volum de sedimente a fost folosit de inginerii americani pentru reconstrucția ecologică a insulei Shell de pe coastele deltei Mississippi în Golful Mexic.
• Prețul proiectului de reconstrucție, implementat de Autoritatea pentru Restaurare și Protecție Costiera din SUA este fabulos, 101 milioane de dolari. Asta ne spune multe despre ce eforturi se fac pentru reconstrucția mediului, și combaterea efectelor evenimentelor extreme și  schimbărilor climatice.
• Spărtura a stabilit câteva recorduri: lungime (3.5 km), eroziune (600 m) umplere naturală (4.3 milioane metric cubi de sedimente).